3d տպագրված DC շարժիչ

Ես նախագծել և 3D տպել եմ առանց խոզանակի DC (BLDC)
շարժիչ և կառավարման շարժիչ՝ օգտագործելով Arduino:
Բացի մագնիսներից, էլեկտրամագնիսական ոլորունից և Hall էֆեկտի սենսորներից, շարժիչի բոլոր բաղադրիչները տպված են Makerbot Replicator 2-ով:
Տեսանյութում ցուցադրվում է ավարտված աշխատանքային շարժիչը:
Այս հրահանգիչը տրամադրվում է որպես pdf, cad ֆայլերի և շարժիչի կառավարման ծրագրերի հետ միասին:
Arduino-ի շարժիչի կառավարման ծրագիր. օգտագործեք ֆայլը, վերանայեք, փոխեք դիզայնը անվճար կամ արեք այն, ինչ ուզում եք դրա հետ:
Այս նախագիծը պահանջում է 3D տպիչներ, arduino միկրոկոնտրոլերներ և հիմնական էլեկտրոնային գործիքներ, ինչպիսիք են մուլտիմետրը, օսցիլոսկոպը, էլեկտրամատակարարումը և էլեկտրական բաղադրիչները:
Իմ օգտագործած մասերի և գործիքների ամբողջական ցանկը:
Աղյուսակ 1-ը ցույց է տալիս շարժիչի արտադրության արժեքը:
Էլեկտրական բաղադրիչները, ինչպիսիք են ռեզիստորները և կոնդենսատորները, ներառված չեն, քանի որ արժեքը չնչին է շարժիչի ընդհանուր արժեքի համեմատ:
Առանց Arduino միկրոկառավարիչների և մարտկոցների, շարժիչի արտադրության ընդհանուր արժեքը կազմում է $27: 71.
Պետք է նշել, որ ծախսերի կրճատումն առաջնահերթ խնդիր չէ։ Օպտիմալացումը կարող է նվազեցնել արտադրության ծախսերը:
Հիմնվելով այն սկզբունքի վրա, որ շարժիչը պետք է հեշտ օգտագործվի հեշտությամբ հասանելի մասերի կառուցման համար, հաստատվում են DC շարժիչի նախագծման առանձնահատկությունները և պետք է ապահովեն այնպիսի որակ, ինչպիսին է շատ առևտրային DC շարժիչների, փոքր էլեկտրական օդափոխիչների որակական կատարումը:
Շարժիչը նախագծված է 3 փուլով, 4-
բևեռային DC շարժիչով, 4-
N52-րդ մագնիսով ռոտորի վրա և 3 լարով փաթաթված էլեկտրամագնիսով, որը կցված է ստատորին:
Արդյունավետության բարձրացման պատճառով մեխանիկական մասերի քանակը կրճատվում է, իսկ շփումը նվազում է, ընտրվում է առանց խոզանակների դիզայնը:
N52 մագնիսը ընտրված է իր ուժի, գնի և հասանելիության հեշտության համար:
\'bldc motor control\' բաժնում կքննարկվի Brushless շարժիչի կառավարումը:
Աղյուսակ 2-ը ցույց է տալիս DC շարժիչի և Brush Motor-ի համեմատությունը:
Էլեկտրամագնիսական սարքը 8-12 Վ լարման մեջ
, կառավարվում է էլեկտրական անջատիչ սխեմայով:
Hall սենսորը կտրամադրի գտնվելու վայրի մասին տեղեկատվություն այն մասին, թե երբ է փոխվելու միացումը:
Շարժիչի աշխատանքը գնահատելու համար օգտագործվում են հետևյալ հավասարումները՝ այդպիսով ստեղծելով շարժիչի սկզբնական դիզայնը:
Եթե ​​ցանկանում եք տեսնել այս հավասարումները, նայեք ներածության մեջ կցված pdf-ին, և դրանք խառնվում են:
Երկու մագնիսների միջև ուժը որոշակի հեռավորության վրա կարող է մոտավորապես մոտավոր լինել հետևյալ հավասարմամբ. F = BmAmBsAs/4g2, որտեղ B-ը մագնիսական դաշտի խտությունն է մագնիսի մակերեսին, իսկ A-ն՝ մագնիսի մակերեսը, g-ը երկու մագնիսների միջև եղած հեռավորությունն է։
Bs, էլեկտրամագնիսական դաշտը տրված է հետևյալով. B = NIl, որտեղ I-ը հոսանքն է, N-ը փաթեթների քանակը, իսկ l-ը էլեկտրամագնիսականի երկարությունն է:
Շարժիչում առավելագույն ոլորող մոմենտը գնահատվում է t = 2, որտեղ r-ը շառավիղն է, իսկ ընտրությունը 25 մմ է:
Այս հավասարումների հետ միասին կարելի է ստանալ ելքային ոլորող մոմենտի գծային արտահայտություն՝ կապված տվյալ էլեկտրամագնիսական երկրաչափության մուտքային հոսանքի հետ:
F = 2rbmamasn4g2li ոլորող մոմենտ ստեղծելու հաստատունը, որն անհրաժեշտ է ընտրելու համար, 40 մ-
Նմ/Ա է՝ հիմնված այլ հասանելի շարժիչների համեմատ ցանկալի կատարողականության վրա [2]:
Էլեկտրոնային կառավարման միացումն անհրաժեշտ է BLDC-ի շարժիչի կառավարման համար:
BLDC շարժիչը պտտելու համար, կախված ռոտորի դիրքից, ոլորուն պետք է միացված լինի սահմանված կարգով:
Ռոտորի դիրքը հայտնաբերվում է ստատորի մեջ ներկառուցված դահլիճի սենսորի միջոցով:
Նկար 3-ը ցույց է տալիս BLDC շարժիչի կառավարման սխեմայի սխեմատիկ դիագրամը:
Hall սենսորը տեղադրված է ստատորի մեջ երեք շարժիչի ոլորուններով, ապահովելով թվային ելք, որը համապատասխանում է Արկտիկան կամ Անտարկտիդան ամենամոտն է սենսորին:
Այս թվային ելքի հիման վրա միկրոկառավարիչը ապահովում է շարժիչի վարորդի փուլային հաջորդականությունը՝ այդպիսով էներգիա մատակարարելով համապատասխան ոլորուն:
Յուրաքանչյուր փուլի փոփոխության հաջորդականության սյունակ ունի ոլորուն, որը միացված է դրական լարման, ոլորուն միացված է բացասական լարման և ոլորուն, որը միացված է բացասական լարման:
Փուլի փոփոխության հաջորդականությունը բաղկացած է վեց քայլերից, որոնք կապում են դահլիճի սենսորի ելքը ոլորման ելքի հետ, որը պետք է միացված լինի:
Ստորև բերված աղյուսակ 3-ում բերված է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ պտտման օրինակ:
Վերջնական դիզայնը բաղկացած է 4 տարբեր մասերից.
Ներքևի պատյան, ռոտոր, վերին պատյան և էլեկտրամագնիսական սարք, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկար 4-ում: Նկար 4. (ա)
Ներքևի պատյան (բ) ռոտոր (գ) Էլեկտրամագնիսական շարժիչ (դ)
Մոնտաժային շարժիչ (ե) Վերևի հավաքում:
Բոլոր մասերը ցուցադրվում են տպագրության ուղղությամբ:
Ներքևի պարիսպը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում (ա)
Շարժիչի ստորին ծածկը:
Ռոտորը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում (բ)
, Պարունակում է 8 մագնիս, 4-ը՝ շարժիչը վարելու համար, և 4-ը՝ Hall-ի սենսորին դիրքի վերաբերյալ տվյալներ տրամադրելու համար:
Ինչպես ցույց է տրված նկար 4-ում, ռոտորը սահում է դեպի լոգարիթմական առանցքակալի ոճի ներքևի պատյանը (դ):
Վերևի կեղևը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում (ե)
, տեղադրված է ռոտորի վրա և միացված է ներքևին՝ շարժիչը փակելու համար:
Վերևի պատյանը պարունակում է 3 սրահի դիրքի սենսորներ, ինչպես նաև եռանկյուն կտրվածք, որը թույլ է տալիս պտուտակային խողովակին սեղմել պատյանի մեջ:
Էլեկտրամագնիսական, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4 (գ)-ում
, եռանկյուններ դրեք դրանց կենտրոնում, որպեսզի նրանք կարողանան հարթվել վերին պատյանում գտնվող անցքերի հետ, որոնք իրենք ուղղահայաց հարթեցվում են ռոտորի մագնիսի հետ:
Նախկինում նկարագրված բոլոր մասերը տպագրված են Makerbot Replicator 2-ի վրա:
Մասերը կարող են տպվել միաժամանակ, և տպագրական տարբեր պարամետրերը, հավանաբար, գոհացուցիչ արդյունքներ կտան:
Վերջնական արտադրանքը տպագրված է թափանցիկ PLA պլաստիկով, 20% լցման քանակով և 0.20
մմ հատակի բարձրությամբ:
Կրկնվող փորձերի միջոցով պարզվել է, որ մասերը, որոնք միմյանց միացված են առանց սահելու, օրինակ՝ վերևի և ներքևի պատյանները, պետք է տպվեն 0-ով:
Բոլոր կողմերին ավելացրեք 25 մմ, մինչդեռ ազատ սահելու համար նախատեսված մասերը, ինչպիսիք են ռոտորները, պետք է տպվեն 0.4
մմ տարածքով:
Մագնիսը և Hall էֆեկտի սենսորը տպում են բացվածքի վերևի աջ ներքևի մասում՝ ճիշտ տեղում ձևավորելով ներքին դատարկությունը, դադարեցրեք տպումը և տեղադրեք սարքը, տեղադրեք հավաքման մեջ և այնուհետև շարունակեք տպումը:
Համապատասխան դադարի բարձրությունը տրված է ստորև՝ Աղյուսակ 4-ում:
Եռաչափ տպագրության կտորը կարելի է հեռացնել Makerbot-ից և կարող է հավաքվել միասին՝ լաստանավից ավելորդ պլաստիկը հեռացնելուց հետո:
Այս մասերը պետք է սահուն կերպով հավաքվեն առանց մեծ ջանքերի:
Solenoid solenoid-ին անհրաժեշտ է վերջին solenoid-ի մշակումը:
Յուրաքանչյուր solenoid փաթաթված է մոտ 400 անգամ 26gw մագնիսական գծով:
Այս գործընթացը կարելի է արագացնել՝ պտտելով էլեկտրամագնիսը գայլիկոնի վրա:
Համոզվեք, որ յուրաքանչյուր էլեկտրամագնիսական ապարատը փաթեթավորված է նույն ուղղությամբ, որպեսզի ստացված էլեկտրամագնիսը ունենա նույն բևեռականությունը:
Հենց որ էլեկտրամագնիսը պատրաստ է, դրանք պետք է խցկվեն վերևում գտնվող պատյանի մեջ:
Ամուր սոսինձն այստեղ կարող է օգտագործվել կապի ամրապնդման համար:
Շղթայի տարրերը պետք է միացվեն միասին հետևյալ սխեմատիկ դիագրամի համաձայն.
L6234 շարժիչի վարորդի VCC-ը կարող է լինել 7 վ-ից մինչև 42 Վ, բայց ես խորհուրդ եմ տալիս շարժիչը աշխատեցնել առանց 12իշ Վ-ից բարձր:
Arduino-ի կողմից գրված ծրագիրը փուլափոխության կարգը վերահսկելու համար կարելի է գտնել ծրագրում, որը հարմարեցված է այս ձեռնարկի համաձայն:
Շարժիչի ապագա կատարելագործումը կարելի է բաժանել չորս կատեգորիայի.
Մեխանիկական օպտիմալացում, արդյունավետության բարելավում, հսկողության բարելավում և կիրառում: Ցանկացած ապագա աշխատանքի առաջին քայլը պետք է լինի
ոլորող մոմենտի արագությունը և արդյունավետությունը ստուգելը :
ընթացիկ շարժիչի
Շարժիչի կառավարումը կարող է իրականացվել ոչ թե ծրագրային, այլ ապարատային մեթոդով, ինչը զգալիորեն կնվազեցնի իրականացման ծախսերն ու մասշտաբները:
Ահա հակիրճ նկարագրությունը, թե ինչպես կարելի է դրան հասնել:
Կան բազմաթիվ ոլորտներ, որտեղ շարժիչի մեխանիկական դիզայնը կարող է օպտիմալացվել:
Solenoid-ը կարող է պարզապես տեղադրվել շարժիչի հիմնական մասում:
Շարժիչի չափը կարող է զգալիորեն կրճատվել:
Դիրքի մագնիսի չափը կարող է զգալիորեն կրճատվել՝ ռոտորի ոլորող մոմենտը նվազեցնելու համար:
Շարժիչի դիզայնը կարող է պարամետրացված լինել և տպագրվել տարբեր չափերի մեջ:
Շարժիչի արդյունավետությունը կարելի է օպտիմիզացնել՝ ստուգելով ոլորող մոմենտ
արագության բնութագրիչը կիրառվող լարման միջակայքում:
Եթե ​​լիովին օպտիմիզացված 3D տպագրության շարժիչը կարող է պարամետրացվել և տպագրվել տարբեր չափերի և գնահատականների մեջ, ապա կիրառման շրջանակը շատ լայն կլինի:
Սա իմ evernote նոթատետրն է՝ բազմաթիվ հոդվածներով և հղումներով, որոնք ես ուսումնասիրել եմ այս նախագիծը կատարելիս:
Կարևոր աղբյուրներ[1]
DC շարժիչի հիմնական սկզբունքը-
Padmaraja Yedamale-
Հասկանալ DC շարժիչը